Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Кафедра «Теоретическая и прикладная механика»

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине:

«Детали машин и механизмов»

на тему:

«РАСЧЕТ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО РЕДУКТОРА»

Пояснительная записка

Выполнила: ст. гр. ТГВ-108

Курникова А.А.

Принял: Толков А.В.

Владимир 2011

ЗАДАНИЕ

на расчетно-графическую работу

Техническое задание 6

Рис. 1. Привод к качающемуся подъемнику

1 – передача поликлиновым ремнем; 2 – двигатель; 3 – червячный редуктор;

4 – тяговая цепь; 5 – подъемный монорельс; 6 – подвеска; 7 – груз;

8 – упругая муфта с торообразной оболочкой

Исходные данные:

грузоподъемность: F = 2,0 кН;

скорость подъема: υ = 0,75 м/с;

шаг тяговой цепи: р = 150 мм;

число зубьев звездочки: z = 7;

допускаемое отклонение скорости подъема: δ = 7%;

срок службы привода: L = 7 лет.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 5

1. Кинематический расчет 6

1.1. Выбор электродвигателя 6

1.2. Уточнение передаточных чисел привода 7

1.3. Определение вращающих моментов на валах привода 7

2. РАСЧЕТ ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ 8

2.1. Выбор твердости, термообработки и материала колес 8

2.2. Определение допускаемых контактных напряжений 9

2.3. Определение допускаемых напряжений изгиба 9

2.4. Проектный расчет редукторной пары 10

2.5. Проверочный расчет редукторной пары 13

2.6. Тепловой расчет 16

3. Расчет ременной передачи 18

3.1. Проектный расчет 18

3.2. Проверочный расчет 21

4. Нагрузка валов редуктора 23

4.1. Определение сил в зацеплении червячных передач 23

4.2. Определение консольных сил 23

4.3. Силовая схема нагружения валов 24

5. Проектный расчет валов 25

5.1. Выбор материала валов 25

5.2. Определение геометрических параметров ступеней валов 25

5.3. Выбор соединений 27

5.4. Предварительный выбор подшипников 29

6. Расчетная схема валов редуктора 30

6.1. Определение реакций в опорах подшипников 30

6.2. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов 34

7. Проверочный расчет подшипников 36

7.1. Определение эквивалентной динамической нагрузки 36

7.2. Определение пригодности подшипников 38

8. Конструктивная компоновка привода 40

8.1. Конструирование червячного колеса и червяка 40

8.2. Выбор муфты 41

8.3. Смазывание, смазывающие устройства 42

8.4. Конструирование корпуса редуктора 43

9. Проверочные расчеты 45

9.1. Проверочный расчет валов 45

9.2. Расчет массы редуктора 48

Список использованной литературы 49

Приложение 1. Силовая схема нагружения валов редуктора 50

Введение

Целью данной работы является проектирование привода к качающемуся подъемнику на основании комплексного технического задания. Привод включает в себя электродвигатель, соединенный при помощи ремённой передачи с червячным одноступенчатым редуктором, который, в свою очередь, при помощи муфты и цепной передачи соединен с валом исполнительного механизма.

В рамках данной расчетно-графической работы проводится расчет и выбор требуемого электродвигателя, проектный расчет редуктора и открытой передачи, проверочный расчет редуктора, валов, расчет подшипников.

Червячный одноступенчатый редуктор предназначен для передачи мощности между валами электродвигателя и исполнительного механизма.

Муфта служит для компенсации неточности установки валов и ограничения нагрузок в приводе.

Ремённая передача служит для передачи движения с увеличением крутящего момента от двигателя на редуктор.

1. Кинематический расчет

1.1. Выбор электродвигателя

1.1.1. Мощность на выходе:

, где F – грузоподъемность, Н; υ – скорость подъема, м/с;

.

1.1.2. Мощность электродвигателя:

, где η_общ – общий КПД;

;

.

1.1.3. Требуемая частота вращения вала электродвигателя:

,

где – частота на выходном валу,

, р_зв – шаг тяговой цепи, мм, z – число зубьев звездочки;

;

u_ч – передаточное число червячного редуктора (на данном этапе берется ориентировочно);

u_ц, u_р – передаточное число цепной и ременной передач;

.

Таким образом, выбираем двигатель 4АМ80В2У3 (ТУ 16-510.776-81) с характеристиками [табл. К9, 1]:

– Р_ном = 2,2 кВт,

– n_ном = 2850 об/мин.

1.2. Уточнение передаточных чисел привода

;

1.3. Определение вращающих моментов на валах привода

;

;

, ;

, где η_м = 0,98 – КПД муфты, ,

.

2. РАСЧЕТ ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ

2.1. Выбор твердости, термообработки и материала колес

Червяк изготавливается из легированной стали 40X (ГОСТ 4543-71) с применением термообработки – улучшения с твердостью 269...302НВ.

Материалы для изготовления зубчатых венцов червячных колес условно делят на 3 группы:

– группа I – оловянные бронзы;

– группа II – безоловянные бронзы и латуни;

– группа III- серые чугуны.

Выбор марки материала червячного колеса зависит от скорости скольжения, которая определяется по формуле:

,

где ω₂ – угловая скорость тихоходного вала, 1/с.

При v_s ≥ 5 м/с выбирается материалы группы I, при v_s =2…5 м/с – группы II, а при v_s < 2 м/с – группы III.

;

.

Значит, выбираем материалы группы II.

Таким образом, венец червячного колеса изготавливается из безоловянной бронзы БрА9ЖЗЛ (ГОСТ 613-79), полученной способом центробежного литья.

Термообработка для шестерни и колеса – улучшенная [2].

2.2. Определение допускаемых контактных напряжений

Поскольку червячное колесо обладает меньшей прочностью, следовательно, допускаемые контактные напряжения будут определяться именно для него.

Допускаемые контактные напряжения для зубчатого венца червячного колеса в зависимости от материалов зубьев (группы II) и твердости витков червяка (269...302НВ ) определяют по формуле [2]:

2.3. Определение допускаемых напряжений изгиба

Допускаемые напряжения изгиба для зубчатого венца червячного колеса при реверсивной передаче определяют по формуле [2]:

,

где K_FL – коэффициент долговечности при расчете на изгиб,

,

;

N_k – эквивалентное число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы передачи,

N_k = 573ω₂L_h, причем при N < 10⁶ принимают N = 10⁶;

L_h = 5 лет – срок службы привода (ресурс);

N_k = 573∙4,34∙5∙365∙24 = 10,9∙10⁷ циклов;

;

;

;

,

где σ_Т, σ_В – предел текучести и предел прочности при растяжении, Н/мм²;

Тогда

В табл. 1 приведены характеристики материалов червячной передачи.

Таблица 1. Механические характеристики материалов червячной передачи

Элемент передачи	Марка материала	Термообработка, способ отливки	Твердость	σв	σт	[σ]н	[σ]F
				Н/мм2
Червяк	Ст 40Х	У	269…302 НВ	900	750	–	–
Колесо	БрА9ЖЗЛ	Ц	–	500	200	193	59